(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントローラによって送信されたパイロットを受信するステップと、
前記パイロットに基づいて前記コントローラと通信デバイスの間のチャネルに関するチャネル推定値を計算するステップと、
前記チャネル推定値に基づいて前記チャネルに関するチャネル相関行列を計算するステップと、
第1のフィードバック情報として、前記コントローラに前記チャネル相関行列の階数を下げた表現を送信するステップと、
前記チャネル相関行列の前記階数を下げた表現に基づいて第1のコードブックを適応させるステップと、
前記適応された第1のコードブックを用いて前記チャネルの表現を計算するステップと、
第2のフィードバック情報として、前記チャネルの前記表現を送信するステップと、
前記第1のフィードバック情報および前記第2のフィードバック情報に基づいてビームフォーミングされた伝送を受信するステップとを含み、
前記通信デバイスが移動局であり、前記コントローラが基地局である、通信デバイスのオペレーションのための方法。
【請求項２】
前記チャネル相関行列は、時間領域のチャネル相関行列または周波数領域のチャネル相関行列を含む請求項1に記載の方法。
【請求項３】
第1のコードブックを適応させるステップは、第1のコードブックの行列に前記チャネル相関行列を乗算するステップ、または前記第1のコードブックの行列に前記チャネル相関行列のべき乗を乗算するステップを含む請求項1に記載の方法。
【請求項４】
チャネル相関行列を計算するステップは、前記チャネル相関行列の階数を下げた表現を計算するステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
【請求項５】
階数を下げた表現を計算するステップは、
前記チャネル相関行列の固有値分解を実行するステップと、
前記チャネル相関行列の前記固有値分解の結果からn個の主要な固有成分を前記チャネル相関行列の前記階数を下げた表現として選択するステップとを含み、ここで、nは、整数であり、前記結果の固有成分の総数よりも小さい請求項4に記載の方法。
【請求項６】
nは2に等しく、階数を下げた表現を計算するステップは、前記n個の主要な固有成分を量子化するステップをさらに含む請求項5に記載の方法。
【請求項７】
前記チャネル相関行列の階数を下げた表現を計算するステップは、前記チャネル相関行列の前記階数を下げた表現の関数を計算するステップをさらに含む請求項4に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して無線通信に関し、より具体的には無線通信システムにおけるチャネル情報フィードバックのためのシステムおよび方法に関する。
【０００２】
本出願は、「Method and Apparatus for Feeding Back Channel Correlation Information in Wireless Communications Systems」と題した、2009年3月12日に出願した米国仮出願第61/159689号、「System and Method for Adaptive Codebook Designs for Multiuser MIMO」と題した、2009年3月23日に出願した米国仮出願第61/162591号、「Adaptive Feedback for MIMO Communications」と題した、2009年8月14日に出願した米国仮出願第61/234113号、および「System and Method for Channel Information Feedback in a Wireless Communications System」と題した、2010年5月11日に出願した米国仮出願第12/722,450号の利益を主張するものであり、これらの出願は、参照により本明細書に組み込まれている。
【背景技術】
【０００３】
概して、無線通信システムにおいて、通信システムの容量は、送信機(基地局(BS)とも呼ばれる)がその送信機が送信を行うことになるチャネルの完全なまたは部分的な情報を持っているときに著しく改善され得る。チャネルに関する情報は、チャネル状態情報(CSI)と呼ばれる場合がある。CSIは、逆方向フィードバックチャネルを介して送信機によって取得され得る。送信機によって行われる伝送の受信機(移動局(MS)とも呼ばれる)は、逆方向フィードバックチャネルを介して送信機にCSIを送り返すことができる。受信機は、チャネルを推定し、CSIを生成し、送信機にCSIをフィードバックすることができる。
【０００４】
しかし、CSIのフィードバックは通信システムの帯域幅を消費するので、送信機にフィードバックされる情報の量を最小化することが望まれている。フィードバックされる情報の量を削減することは、圧縮、コードブックを用いた量子化、部分的な情報のフィードバックなどの技術の使用を伴う可能性がある。
【０００５】
チャネル情報は、コードブックに基づくレートが制限されたフィードバックなどの瞬間的なチャネルフィードバック情報、またはチャネル平均(channel mean)、チャネル相関行列などの統計的チャネル情報の形態である可能性がある。チャネル情報は、概して、受信機から送信機にフィードバックされる。
【０００６】
制限されたフィードバックによる送信プリコーディング/ビームフォーミングが、広く研究され、シングルユーザ多入力多出力(SU-MIMO)において著しい性能の向上を示す。概して、プリコーディングのコードブックは、制限フィードバック送信プリコーディングの動作を容易にするために、送信機および受信機の両方で設計され、維持される必要がある。プリコーディングのコードブックは、候補プリコーディング行列および候補プリコーディングベクトルの集合である可能性があり、送信機および受信機に対して現在のチャネル状態の共通の辞書として働くことができる。
【０００７】
コードブックは、基礎となるチャネルの特性に合うように設計されるべきであることが認識されている。例えば、SU-MIMO独立同分布(iid)レイリーフェージングチャネルに対して、グラスマンライン/部分空間パッキング(Grassmannian line/subspace packing) (GLP)に基づくコードブックが、準最適な性能を達成することが示されている。その一方、それらのGLPコードブックは、空間的に相関があるフェージングチャネルではあまり性能が良くなく、そのようなフェージングチャネルでは、その他のコードブック、例えば、とりわけ、離散フーリエ変換(DFT)に基づくコードブックおよびハウスホルダーに基づくコードブックが、比較的より堅牢であることが示されている。コードブックのその他の例は、複素アダマール変換(CHT)に基づくコードブックである可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
無線通信システムにおけるチャネル情報フィードバックのためのシステムおよび方法の実施形態によって、概して、これらのおよびその他の問題が解決または回避され、概して、技術的利点が得られる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態によれば、通信デバイスのオペレーションのための方法が提供される。方法は、コントローラによって送信されたパイロットを受信するステップと、パイロットに基づいてコントローラと通信デバイスの間のチャネルに関するチャネル推定値を計算するステップと、チャネル推定値に基づいてチャネルに関するチャネル相関行列を計算するステップと、第1のフィードバック情報として、コントローラにチャネル相関行列の階数(rank)を下げた表現を送信するステップと、チャネル相関行列の階数を下げた表現に基づいて第1のコードブックを適応させるステップと、適応された第1のコードブックを用いてチャネルの表現を計算するステップと、第2のフィードバック情報として、チャネルの表現を送信するステップと、第1のフィードバック情報および第2のフィードバック情報に基づいてビームフォーミングされた伝送を受信するステップとを含む。
【００１０】
別の実施形態によれば、通信ノードのオペレーションのための方法が提供される。方法は、通信ノードとその通信ノードにサービスを提供するコントローラの間の通信チャネルを推定するステップと、適応されたコードブックに基づいて、第1の選択基準を最大化するコードワードを適応されたコードブックから選択することによって、推定された通信チャネルを量子化するステップと、選択されたコードワードのインデックスをコントローラに送信するステップと、通信チャネルに関するチャネル統計を推定するステップと、適応されたコードブックをチャネル統計に基づいて調整するステップと、チャネル統計のコードブックに基づいて、第2の選択基準を最大化するチャネル統計のコードワードをチャネル統計のコードブックから選択することによって、チャネル統計を量子化するステップと、チャネル統計のコードブックのチャネル統計のインデックスをコントローラに送信するステップと、インデックスおよびチャネル統計のインデックスに基づいてプリコーディングされている伝送をコントローラから受信するステップとを含む。
【００１１】
別の実施形態によれば、フィードバック情報を量子化するための方法が提供される。方法は、コントローラによって送信されたパイロットを受信するステップと、パイロットに基づいてコントローラと通信デバイスの間のチャネルに関するチャネル推定値を計算するステップと、チャネル推定値を、チャネルの部分空間におけるそのチャネル推定値の表現に変換するステップと、変換されたチャネル推定値をコードブックを用いて量子化し、それによってコードブックのコードワードのインデックスを得るステップと、インデックスをコントローラに送信するステップと、インデックスおよび部分空間に基づいてビームフォーミングされた伝送を受信するステップとを含む。
【００１２】
別の実施形態によれば、通信ノードのオペレーションのための方法が提供される。方法は、通信ノードとその通信ノードにサービスを提供するコントローラの間の通信チャネルを推定するステップと、推定された通信チャネルをチャネル統計を用いて変換し、それによって、通信チャネルの変換された推定値を得るステップと、第1のコードブックに基づいて、第1の選択基準を最大化するコードワードを第1のコードブックから選択することによって、通信チャネルの変換された推定値を量子化するステップと、選択されたコードワードの第1のインデックスをコントローラに送信するステップと、第1のコードブックをチャネル統計に基づいて、通信チャネルに関するチャネル統計を推定するステップと、調整するステップと、第2のコードブックに基づいて、第2の選択基準を最大化する第2のコードワードを第2のコードブックから選択することによって、チャネル統計を量子化するステップと、第2のコードブックの第2のインデックスをコントローラに送信するステップと、第1のインデックスおよび第2のインデックスに基づいてプリコーディングされている伝送をコントローラから受信するステップとを含む。
【００１３】
実施形態の利点は、短期的なチャネル情報および長期的なチャネル情報の両方が、通信システムの容量を改善するために使用され得ることである。短期的なチャネル情報が、急速に変化するチャネル状態に合うように伝送のプリコーディングを調整するために使用され得る一方、長期的なチャネル情報は、より遅く変化するチャネルパラメータを用いたコードブックおよびチャネルの適応を可能にするためにチャネル統計を使用する。
【００１４】
実施形態のさらなる利点は、フィードバック情報のオーバヘッドを削減するためのいくつかの技術が提供されることである。削減されたフィードバック情報のオーバヘッドは、通信のより多くの割合が情報を送信することに使用されることを可能にすることによって通信の性能全体を改善するのに役立つ可能性がある。
【００１５】
実施形態のさらに別の利点は、必要とされるフィードバック情報の量と、フィードバック情報を決定するために要求されるリソースの量とを両方とも削減することができる、フィードバック情報を得る代替的なアプローチが提供されることである。フィードバック情報の量およびリソースの量の削減は、通信システムにおいて動作する通信デバイスで必要とされるリソースを削減することによって、通信システムの性能全体を改善すること、およびコストを削減することの両方に役立つ可能性がある。
【００１６】
以上の内容は、以下の実施形態の詳細な説明がより深く理解され得るために、本発明の特徴および技術的利点をかなり大まかに概説した。本発明の特許請求の範囲の対象を形成する実施形態のさらなる特徴および利点が、以降に説明される。開示される概念および特定の実施形態が、本発明の同じ目的を実施するためのその他の構造またはプロセスを修正または設計するための基礎として容易に利用され得ることが当業者によって理解されるに違いない。そのような均等な構成は、添付の特許請求の範囲に示される本発明の精神および範囲を逸脱しないことも当業者によって理解されるに違いない。
【００１７】
実施形態およびその利点のより完全な理解のために、ここで、添付の図面と併せて理解される以下の説明に対する参照がなされる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】通信システムの一部の図である。
【図２ａ】BSの図である。
【図２ｂ】MSの図である。
【図３ａ】コードブック量子化を用いたチャネル情報フィードバックのモデルの図である。
【図３ｂ】コードブック量子化を用いたチャネル情報フィードバックのモデルの図である。
【図３ｃ】コードブック量子化を用いたチャネル情報フィードバックのモデルの図である。
【図３ｄ】コードブック量子化を用いないチャネル情報フィードバックのモデルの図である。
【図４ａ】BSにチャネル情報をフィードバックするためのMSのオペレーションの流れ図である。
【図４ｂ】MSに送信するためのBSのオペレーションの流れ図である。
【図５ａ】BSに部分的なチャネル情報をフィードバックするためのMSのオペレーションの流れ図である。
【図５ｂ】受信された部分的なチャネル情報に基づいてMSに送信するための第1のBSのオペレーションの流れ図である。
【図５ｃ】受信された部分的なチャネル情報に基づいてMSに送信するための第2のBSのオペレーションの流れ図である。
【図６ａ】BSに長期的なチャネル情報をフィードバックする際のMSのオペレーションの流れ図である。
【図６ｂ】BSからの伝送を受信する際のMSのオペレーションの流れ図である。
【図６ｃ】MSから受信された長期的なチャネル情報を用いてコードブックを適応させる際のBSのオペレーションの流れ図である。
【図６ｄ】MSに情報を送信する際のBSのオペレーションの流れ図である。
【図７ａ】BSからの伝送を受信する際のMSのオペレーションの流れ図である。
【図７ｂ】MSに情報を送信する際のBSのオペレーションの流れ図である。
【図８ａ】いくつかの異なるSU-MIMO通信システム構成に関する信号対雑音比対スループットのグラフである。
【図８ｂ】いくつかの異なるSU-MIMO通信システム構成に関する信号対雑音比対スループットのグラフである。
【図８ｃ】いくつかの異なるMU-MIMO通信システム構成に関する信号対雑音比対スループットのグラフである。
【図８ｄ】異なるコードブックを用いるいくつかの異なるMU-MIMO通信システム構成に関する信号対雑音比対スループットのグラフである。
【図９ａ】通信性能を改善するために二重のコードブックを利用する無線通信システムの図である。
【図９ｂ】通信性能を改善するために2重のコードブックおよびチャネル変換を利用する無線通信システムの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施形態の作製および使用が、以下で詳細に検討される。しかし、本発明は、多種多様な具体的な文脈で実施され得る多くの応用可能な発明の概念を提供することを理解されたい。検討される具体的な実施形態は、本発明を作製および使用する特定の方法を例示するに過ぎず、本発明の範囲を限定しない。
【００２０】
実施形態は、具体的な文脈、つまり、第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)ロングタームエボリューション(LTE)に準拠した無線通信システムで説明される。しかし、本発明は、通信システムの性能を改善するためにフィードバック情報を使用する、LTEアドバンスト(LTE-A)、WiMAXなどの技術標準に準拠した無線通信システムなどのその他の無線通信システムにも適用され得る。実施形態は、シングルユーザ多入力多出力(SU-MIMO)通信システムおよびマルチユーザ多入力多出力(MU-MIMO)通信システムのどちらにも適用可能である。
【００２１】
図1は、通信システム100の一部を示す。通信システム100は、基地局(BS)105および移動局(MS)110を含む。BS105は、チャネル115を介してMS110と通信し、MS110は、フィードバックチャネル116を介してBS105にチャネル情報を含む情報をフィードバックする。チャネル115は、(BS105からMS110への)ダウンリンク(DL)チャネルおよび(MS110からBS105への)アップリンク(UL)チャネルを含み得る一方、フィードバックチャネル116は、MS110がBS105に情報を送り返すためにのみ使用され得る。
【００２２】
BS105は、プロセッサ120、少なくとも1つの送信アンテナ126を備える送信機125、および少なくとも1つの受信アンテナ131を備える受信機130を含む。同様に、MS110は、プロセッサ140、少なくとも1つの受信アンテナ146を備える受信機145、および少なくとも1つの送信アンテナ151を備える送信機150を含む。
【００２３】
MS110の受信機145は、BS105の送信機125によって行われる伝送を受信し、受信された伝送から、プロセッサ140が、チャネル平均、チャネル相関行列などのチャネル情報を計算することができる。(完全なまたは部分的な形態の)チャネル情報がBS105に送り返される可能性があり、そのチャネル情報は、受信機130によって受信され、将来の伝送を設計するためにチャネル情報を使用するプロセッサ120に与えられる。
【００２４】
MS110によってBS105にフィードバックされるチャネル情報は、時間領域のチャネル情報、または周波数領域のチャネル情報、またはそれらの組み合わせの形態である可能性がある。時間領域のチャネル情報は、短期的なチャネル情報または長期的なチャネル情報の形態である可能性がある一方、周波数領域のチャネル情報は、サブバンドのチャネル情報またはワイドバンドのチャネル情報の形態である可能性がある。概して、長期的なチャネル情報および/またはワイドバンドのチャネル情報は、まとめてチャネル統計と呼ばれる場合がある。短期的なチャネル情報は、チャネル平均などを含み得る。
【００２５】
長期的なチャネル情報の例は、長期的なチャネル統計、長期的なチャネル統計の関数、時間領域のチャネル相関行列、時間領域のチャネル相関行列の固有ベクトル、時間領域のチャネル相関行列の固有値、チャネルの到来角(angle of arrival)および/または出射角(angle of departure)などを含む。ワイドバンドのチャネル情報の例は、ワイドバンドのチャネル特性、ワイドバンドのチャネル統計の関数、ワイドバンドのチャネル相関行列、ワイドバンドのチャネル相関行列の固有ベクトル、ワイドバンドのチャネル相関行列の固有値、チャネルの到来角および/または出射角などを含む。
【００２６】
以下に与えられる検討は、主として、時間領域のチャネル情報、すなわち、短期的なチャネル情報および/または長期的なチャネル情報に焦点を当てる。しかし、本明細書に提示される実施形態は、時間領域のチャネル情報または周波数領域のチャネル情報のいずれでも使用可能である可能性がある。したがって、時間領域のチャネル情報の検討は、実施形態の範囲または精神のいずれに対する限定ともみなされるべきでない。
【００２７】
短期的なチャネル情報は、速い移動度、チャネルのフェージングなどの要因によって急速に変化するチャネル状態のため、BS105で伝送を設計するのに有用である可能性がある。長期的なチャネル情報も、伝送を設計するのに有用である可能性があるが、コードブックを適応させること、チャネルを変換することなどにより有用である可能性がある。両方とも、伝送を設計すること、コードブックを適応させること、チャネルを変換することなどにそれだけで有用であるが、通信システムの性能をさらに高めるためにさまざまな割合/頻度で短期的チャネル情報および長期的チャネル情報を組み合わせることが可能である可能性がある。例えば、長期的なチャネル情報は、短期間には実質的に一定のままであり得るので、長期的なチャネル情報は、高い頻度でBS105にフィードバックされる必要はない可能性がある。しかし、長期的なチャネル情報は、経時的な実際のチャネルの振る舞いのより正確な状況を示す可能性があり、チャネルの一時的な変化に影響されにくいので、伝送の設計を適応させ、変換するのにより有用である可能性がある。
【００２８】
図2aは、BS201を示す。例えば、サービスを受ける複数のMSに向けられたビット、シンボル、またはパケットの形態のデータ200が、スケジューラ204に送られ、スケジューラ204は、どのMSが所与の時間/周波数の機会に送信されるかを決定する。例えば、MU-MIMOでは、スケジューラ204は、所与の時間の伝送のためにK個のMSからL個を選択することができ、ここで、KおよびLは整数値であり、LはK以下である。L個のMSの選択は、スループットを最大にすること、サービス履歴、MSの優先度、情報の優先度などの要因に基づく可能性がある。一方、SU-MIMOに関して、スケジューラ204は、所与の時間の伝送のために単一のMSを選択することができる。
【００２９】
MSのためのデータは、送信シンボルに変換し、誤り訂正または誤り検出を支援する目的で冗長性を加えるために変調および符号化ブロック210によって処理される。変調および符号化の方式は、チャネル品質情報フィードバック215についての情報に一部基づいて選択される。
【００３０】
変調および符号化ブロック210の出力は、送信ビームフォーミングブロック220に渡され、送信ビームフォーミングブロック220は、各MSに対する変調および符号化されたストリームをビームフォーミングベクトルにマッピングする。ビームフォーミングされた出力は、RF回路を介してアンテナ216に結びつけられる。送信ビームフォーミングベクトルは、送信ビームフォーミングブロック220によって決定される可能性があり、送信ビームフォーミングブロック220は、チャネル品質情報フィードバック215と、伝送のために選択されたMSに関する情報などを含み得るスケジューラ204からの情報とに基づいて送信ビームフォーミングベクトルを決定することができる。
【００３１】
フィードバック復号化/チャネル情報再構築ユニット202は、チャネル品質情報フィードバック215からのフィードバック情報を復号化する。チャネル品質情報フィードバック215がMSによってコードブックを用いて量子化された場合、フィードバック情報を復号化することは、コードブック205の使用を伴う可能性がある。コードブック205は、BS201を含む通信システムのオペレータなどによって与えられる技術標準により指定されるベースラインコードブック(baseline codebook)である可能性がある。あるいは、コードブック205は、本来、MSから与えられた(完全なまたは部分的な形態の)長期的なチャネル情報または長期的なチャネル情報の関数を用いて適応されたベースラインコードブックである適応されたコードブックである可能性がある。コードブック205の適応は、コードブック調整ユニット206によって実行され得る。コードブック調整ユニット206は、チャネル品質情報フィードバック215で提供されるフィードバック情報を用いてコードブック205を適応させることができる。コードブック205は、異なるチャネルモデルに関する異なるベースラインコードブック、異なるMSに関する異なるコードブック、異なるMSに関する異なる適応されたコードブックなどのいくつかの異なるコードブックを記憶することができるメモリとして実装され得る。
【００３２】
ベースラインコードブックおよび適応されたコードブックを含むことに加えて、コードブック205は、チャネル情報を量子化するために使用され得る追加的なコードブックも含むことができる。例えば、コードブック205は、チャネル統計(時間領域のチャネル統計および/または周波数領域のチャネル統計のいずれか)、チャネル推定値が長期的なチャネルの固有空間、ワイドバンドチャネルの固有空間などのチャネルの部分空間に基づいて変換される変換されたチャネル推定値を量子化するために使用されるコードブックを含み得る。
【００３３】
さらに、チャネル品質情報フィードバック215は、伝送誤りから保護するために符号化され得る。そのように保護される場合、フィードバック復号化/チャネル情報再構築ユニット202が、チャネル品質情報フィードバック215を保護するために使用された符号化を取り除いてフィードバック情報を生成することができる。
【００３４】
フィードバック復号化/チャネル情報再構築ユニット202の出力(例えば、チャネル状態情報、チャネル統計、チャネル相関行列など)が、チャネル推定値変換ユニット230に提供され得る。チャネル推定値変換ユニット230は、MSで使用される変換されたチャネルモデルに従うようにチャネルの推定値を変換するために使用され得る。例えば、チャネル推定値変換ユニット230は、チャネル推定値を、チャネルの部分空間、例えば、長期的なチャネルの固有空間またはワイドバンドチャネルの固有空間のチャネル推定値の表現に変換することができる。変換されるチャネルモデルについてのさらなる詳細が、以下に与えられる。チャネル品質情報フィードバック215は、スケジューラ204にも提供される可能性があり、スケジューラ204は、情報をそのスケジューラのMSのスケジューリングに使用することができる。
【００３５】
スケジューラ204は、ラウンドロビン、最大合計レート(maximum sum rate)、比例公平(proportional fair)、最小残余処理時間(minimum remaining processing time)、または最大重み付け合計レート(maximum weighted sum rate)を含む、参考文献の知られているスケジューリング規則のうちのいずれかを使用することができ、概して、スケジューリングの決定は、複数のMSから受信されたチャネル品質情報フィードバック215に基づく。スケジューラ204は、送信ビームフォーミングを介して単一のMSに情報を送信することを決定することができる(SU-MIMO)か、またはMU-MIMO通信を介して同時に複数のMSにサービスを提供することを決定することができる。
【００３６】
変調および符号化ブロック210は、直交振幅変調、位相偏移変調、周波数偏移変調、差動位相変調、畳み込み符号化、ターボ符号化、ビットインターリーブされた畳み込み符号化(bit interleaved convolutional coding)、低密度パリティ検査符号化、ファウンテン符号化(fountain coding)、またはブロック符号化を含む多くの符号化技術および変調技術を実行することができる。好ましい実施形態における変調および符号化レートの選択は、好ましい実施形態におけるチャネル品質情報フィードバック215に基づいてなされる可能性があり、スケジューラ204において一緒に決定され得る。
【００３７】
明示的に示されていないが、OFDM変調が使用され得ることは当業者に明らかである。さらに、直交周波数分割多元接続、符号分割多元接続、周波数分割多元接続、または時分割多元接続を含む多くの多元接続技術が使用され得る。多元接続技術は、とりわけ、変調および符号化ブロック210または送信ビームフォーミングブロック220と組み合わされ得る。
【００３８】
チャネル品質情報フィードバック215は、例示を目的として、量子化されたチャネルの測定値、変調、符号化、および/または空間フォーマット(spatial formatting)の決定、受信信号強度、ならびに信号対干渉雑音の測定値の形態である可能性がある。プロセッサ235は、BS201のためのアプリケーションを実行するために使用される可能性があり、コードブック調整ユニット206、チャネル推定値変換ユニット230、変調および符号化ブロック210、スケジューラ204などのユニットの動作を制御するために使用される可能性がある。
【００３９】
図2bは、MS203を示す。MS203は、RF回路を介して受信機信号処理ブロック250に接続する1つまたは複数の受信アンテナ251を有することができる。受信機信号処理ブロック250の重要なコンポーネントの一部は、チャネル推定ブロック255、固有値分解ブロック260、および移動度推定ブロック265を含む。
【００４０】
チャネル推定ブロック255は、MS203とMS203にサービスを提供しているBSの間のチャネルを推定するために、最小二乗、最大尤度、最大事後確率、ベイズ推定量、適応推定量、ブラインド推定量などを含む、当技術分野で知られている多くのアルゴリズムを使用することができる。BSとMSの間のチャネルの係数を推定するために、一部のアルゴリズムは、トレーニング信号、トレーニングパイロットの形態で送信信号に挿入される既知の情報を利用する一方、その他のアルゴリズムは、周期定常性などの送信信号の構造を使用する。
【００４１】
固有値分解ブロック260は、MS203とMS203にサービスを提供しているBSの間のチャネルのチャネル相関行列の固有成分(eigen component)を計算するために使用され得る。一実施形態によれば、固有値分解ブロック260は、固有値分解を用いて、チャネル推定ブロック255によって与えられたチャネル相関行列から固有成分を計算することができ、次に、それらの固有成分が、MS203にサービスを提供しているBSにフィードバックされ得る。一実施形態によれば、固有値の総数の一部が、BSにフィードバックされる。例えば、チャネル相関行列が4つの固有成分に分解する場合、大きい方から2つの固有成分がフィードバックされる可能性がある。また、コードブック280を用いる量子化ブロック275を用いて固有値を量子化することによって、BSにフィードバックされる情報の量をさらに削減することができる可能性がある。コードブック280は、MS203を含む通信システムのオペレータなどによって与えられる技術標準により指定されるベースラインコードブックである可能性がある。あるいは、コードブック280は、本来、MS203によって測定された(完全なまたは部分的な形態の)長期的なチャネル情報または長期的なチャネル情報の関数を用いて適応されたベースラインコードブックである適応されたコードブックである可能性がある。コードブック280の適応は、コードブック調整ユニット282によって実行され得る。コードブック調整ユニット282は、MS203によって測定された長期的なチャネル情報などのチャネル情報を用いてコードブック280を適応させることができる。コードブック280は、異なるチャネルモデルに関する異なるベースラインコードブック、異なるベースラインコードブックから適応された異なる適応されたコードブックなどのいくつかの異なるコードブックを記憶することができるメモリとして実装され得る。
【００４２】
チャネル推定値変換ブロック270は、BSとMS203の間のチャネルのモデルを変換するために使用され得る。例えば、チャネル推定値変換ブロック270は、チャネル推定値を、チャネルの部分空間、例えば、長期的なチャネルの固有空間またはワイドバンドチャネルの固有空間のチャネル推定値の表現に変換することができる。BSとMS203の間のチャネルのモデルの変換は、コードブックと、削減されたコードブックのサイズをもたらし、それによって、コードブックのサイズを一定に維持したままコードブックの分解能を高めるか、またはコードブックの分解能を維持したままコードブックのサイズを削減する削減された次元数(dimensionality)とを用いる量子化に従う可能性があるチャネルフィードバック情報の異なる形態をフィードバックすることによって、チャネルフィードバック情報の量を減らすことを可能にすることができる。量子化を伴うチャネルのモデルの変換は、チャネルの変換されていないモデルのコードブック量子化と等価であることが示され得る。チャネルのモデルの変換の詳細な検討が、以下に与えられる。
【００４３】
上で検討されたように、チャネル推定ブロック255によって提供された情報から生成されたチャネル状態情報は、量子化ブロック275を用いて量子化され得る。量子化ブロック275は、コードブック280を用いてチャネル状態情報を量子化する。コードブック280からのインデックスが、量子化ブロック275から出力され得る。移動度推定ブロック265によって生成されたチャネルの変動の量の推定値が、前の量子化レベルからアルゴリズムを初期化することによって、またはローカライズ(localization)の量を調整することによって量子化アルゴリズムを改善するために使用され得る。
【００４４】
フィードバックブロック285は、量子化ブロック275から出力されたコードブックのインデックスを結びつけることによって新しいフィードバックメッセージを生成する。チャネル品質情報生成ブロック290は、フィードバックブロック285の出力を用いて特別なフィードバック制御メッセージを生成して、チャネル品質情報フィードバック215を生成する。チャネル品質情報生成ブロック290は、誤り訂正符号を適用してフィードバックメッセージの情報を誤りから保護することもできる。
【００４５】
図3aは、ベースラインコードブックが量子化に使用される、チャネル情報フィードバックのコードブック量子化の第1のモデル300を示す。第1のモデル300は、量子化されるべきチャネルH305およびベースラインコードブックWbaseline306を含む。量子化器310は、
【００４６】
【数１】
0005531354.tif 000002
【００４７】
と表され得る伝達関数を有する可能性がある。量子化器310の出力は、量子化器310の伝達関数を満たすベースラインコードブックWbaseline306のコードワードwiのインデックスである可能性があり、BS201などの送信機にフィードバックされ得る。
【００４８】
図3bは、適応されたコードブックが量子化に使用される、チャネル情報フィードバックのコードブック量子化の第2のモデル325を示す。第2のモデル325は、量子化されるべきチャネルH330をやはり含む。しかし、ベースラインコードブックではなく、第2のモデル325は、適応コードブックΦWbaseline331を含む。適応コードブックΦWbaseline331は、ベースラインコードブックWbaselineに基づくことができ、例えば、適応コードブックΦWbaseline331は、ベースラインコードブックWbaselineとチャネル相関行列(または何らかのその他の長期的なチャネル情報)の関数Φとの乗算の結果であってよい。量子化器335は、
【００４９】
【数２】
0005531354.tif 000003
【００５０】
と表され得る伝達関数を有する可能性がある。量子化器335の出力は、量子化器335の伝達関数を満たすベースラインコードブックWbaselineのコードワードwiのインデックスである可能性があり、BS201などの送信機にフィードバックされ得る。
【００５１】
送信機において、量子化されるべきチャネルH330のチャネル推定値を再構築するために、送信機は、ベースラインコードブックWbaselineのインデックスと、ベースラインコードブックWbaselineを適応させるために使用されたチャネル相関行列、チャネル統計などの長期的なチャネル情報Φとを必要とする可能性がある。したがって、MS203などの受信機は、フィードバック情報として、ベースラインコードブックWbaselineのインデックスと、チャネル相関行列、チャネル統計などの長期的なチャネル情報Φとを送信機に提供すべきである。受信機は、コードブック量子化を利用して、フィードバック情報のオーバヘッドを削減することができる。コードブック量子化が使用される場合、インデックスのために1つ、および長期的なチャネル情報のために1つの複数のコードブックを使用する必要がある可能性がある。さらに、長期的なチャネル情報がチャネル相関行列の形態である場合、受信機は、チャネル相関行列の階数を下げた表現をフィードバックすることによってフィードバック情報のオーバヘッドをさらに減らすことができる。
【００５２】
適応コードブックΦWbaseline331および量子化されるべきチャネルH330は、同じ1次モーメントおよび2次モーメントを有する点で一致する。適応コードブックΦWbaseline331は、通常、一致するコードブック(matching codebook)であると言われる。
【００５３】
図3cは、ベースラインコードブックが、チャネル変換が適用された後に量子化に使用される、チャネル情報フィードバックのコードブック量子化の第3のモデル350を示す。第2のモデル325は、第3のモデル350として等価的に表される可能性があり、量子化されるべきチャネルH330の変換されたバージョンである可能性がある量子化されるべき変換されたチャネルHV355、およびHVに対する一致するコードブック356を含み、ここで、Vは、チャネル相関行列Rに基づく固有ベクトル行列である可能性がある。量子化器360は、チャネルH(例えば、量子化されるべきチャネルH330)を直接量子化するのではなく、変換されたチャネルHV(例えば、量子化されるべき変換されたチャネルHV355)をその長期的なチャネルの固有空間で量子化することを試みることができる。量子化器360の出力は、量子化器360の伝達関数を満たすHVに対する一致するコードブック356のコードワードのインデックスである可能性があり、BS201などの送信機にフィードバックされ得る。
【００５４】
送信機において、量子化されるべきチャネルH330のチャネル推定値を再構築するために、送信機は、HVに対する一致するコードブックのインデックスと、V、すなわち、チャネル相関行列Rに基づく固有ベクトル行列とを必要とする可能性がある。したがって、MS203などの受信機は、フィードバック情報として、HVに対する一致するコードブックのインデックスとVとを送信機に提供すべきである。受信機は、コードブック量子化を利用して、フィードバック情報のオーバヘッドを削減することができる。コードブック量子化が使用される場合、インデックスのために1つ、およびVのために1つの複数のコードブックを使用する必要がある可能性がある。
【００５５】
図3dは、チャネル変換が適用された、チャネル情報フィードバックの第4のモデル375を示す。第4のモデル375は、情報のコードブック量子化なしに、変換されたチャネルHV380の完全なまたは部分的な情報をフィードバックする可能性がある。部分的な情報のフィードバックなどの技術が、フィードバックのオーバヘッドを削減するのに役立つ可能性がある。
【００５６】
図4aは、BSにチャネル情報をフィードバックするためのMSのオペレーション400の流れ図を示す。MSのオペレーション400は、MSがBS201などのBSに長期的なチャネル情報および短期的なチャネル情報の両方であるチャネル情報をフィードバックするときにMS203などのMSで行われるオペレーションを示す可能性がある。MSのオペレーション400は、MSが、通常動作モードであり、BSと通信している間に行われ得る。
【００５７】
一実施形態によれば、短期的なチャネル情報は長期的なチャネル情報よりも一時的である可能性があるので、MSは、長期的なチャネル情報をフィードバックするよりも高い頻度で短期的なチャネル情報をフィードバックする可能性がある。例えば、MSは、数ミリ秒毎に短期的なチャネル情報をフィードバックする可能性があり、MSは、数十または数百ミリ秒毎に長期的なチャネル情報をフィードバックする可能性がある。
【００５８】
代替実施形態によれば、MSは、長期的なチャネル情報を自動的にフィードバックしない可能性がある。それよりも、MSは、そのMSにサービスを提供しているBSによって出された命令に応答して長期的なチャネル情報をフィードバックすることができる。BSは、そのBS独自のタイミングに基づいて、または誤り率が閾値を超えること、指定されたサービス品質要件を満たすことができないこと、他のMSの追加もしくは削除などのイベントの発生によって命令を出すことができる。加えて、MSは、BSから命令を受信することに応答して短期的なチャネル情報をフィードバックすることもできる。
【００５９】
MSのオペレーション400は、MSがBSによって送信されたパイロット(またはパイロット信号)を受信することから始まる可能性がある(ブロック405)。パイロットは、BSによってサービスを提供されるMSがシステム情報を取得すること、チャネルを測定することなどを支援するためにBSによって送信される特別な信号である可能性がある。一実施形態によれば、パイロットを送信するのではなく、BSは、参照信号を送信することができる。別の実施形態によれば、BSは、パイロットも参照信号も送信しない可能性がある。その代わりに、BSによってサービスを提供されるMSが、BSによって行われた伝送を探索する必要がある可能性がある。
【００６０】
MSが、パイロットまたは参照信号を用いてBSとそのMS自身との間のチャネルを測定し、次に、チャネルの測定値を用いて、チャネルの推定値を生成することができる(ブロック407)。BSがパイロットも参照信号も送信しない場合、MSは、ある期間にわたって、BSによって行われた伝送を測定することによってチャネルを測定することができる可能性がある。
【００６１】
MSが、BSに長期的なチャネル情報をフィードバックする時間かどうかを判定するチェックを実行することができる(ブロック409)。すでに検討されたように、MSは、短期的なチャネル情報をフィードバックする頻度よりも低い頻度で長期的なチャネル情報をフィードバックすることができる。あるいは、MSは、BSから命令を受信することに応答して長期的なチャネル情報をフィードバックすることができる。長期的なチャネル情報をフィードバックする時間ではない場合、MSは、任意で、チャネルの推定値を用いてそのMSの長期的なチャネル情報を更新してよい(ブロック411)。次に、MSは、チャネルの推定値を量子化し(ブロック413)、チャネルの量子化された推定値に対応するインデックスをBSにフィードバックする(ブロック415)ことによって短期的なチャネル情報をフィードバックすることができる。
【００６２】
長期的なチャネル情報をフィードバックする時間である場合、MSは、フィードバックする長期的なチャネル情報を計算することができる(ブロック417)。例えば、長期的なチャネル情報がチャネル相関行列である場合、MSは、チャネル相関行列の全体またはチャネル相関行列の一部のいずれかをフィードバックすることができる。例えば、MSがチャネル相関行列の一部をフィードバックする場合、MSが実行する必要がある可能性がある処理は、固有値分解および固有値の選択を含む可能性がある。MSは、長期的なチャネル情報をフィードバックすることができる(ブロック419)。
【００６３】
次に、MSが、MSによってフィードバックされたチャネル情報を用いてビームフォーミングされたBSからの伝送を受信することができ(ブロック421)、そして、MSのオペレーション400は終了することができる。
【００６４】
図4bは、MSに送信するためのBSのオペレーション450の流れ図を示す。BSのオペレーション450は、BSがMSに情報を送信するために使用するMS203などのMSからのフィードバックチャネル情報をBSが受信するときにBS201などのBSで行われるオペレーションを示す可能性がある。BSのオペレーション450は、BSが、通常動作モードであり、MSにサービスを提供している間に行われ得る。
【００６５】
すでに検討されたように、MSは、長期的なチャネル情報のフィードバックを行うよりも高い頻度で短期的なチャネル情報をフィードバックすることができる。一実施形態によれば、BSは、長期的なチャネル情報および短期的なチャネル情報の両方に関して頻度を指定することができる可能性がある。代替実施形態によれば、BSは、MSに命令を送信することによって、チャネル情報(長期的なチャネル情報または短期的なチャネル情報のいずれか)をフィードバックするようにMSに指示することができる可能性がある。
【００６６】
BSのオペレーション450は、BSがMSによってフィードバックされたチャネル情報を受信することから始まる可能性がある(ブロック455)。BSは、チャネル情報を再構築することができる(ブロック457)。例えば、チャネル情報は、伝送誤りから保護するために符号化され得る。BSは、フィードバックチャネル情報を復号化してチャネル情報を再構築することができる。さらに、チャネル情報がコードブックのインデックスの形態である場合、BSは、コードブックを参照してチャネル情報を再構築することができる。さらに、チャネル情報は、変換されたチャネル推定値に対する一致するコードブックのインデックスである可能性があり、BSは、インデックスに対応する一致するコードブックからの情報を使用し、逆変換を実行してチャネル情報を再構築することができる。
【００６７】
BSが、フィードバックチャネル情報が長期的なチャネル情報であるかどうかを判定するチェックを実行することができる(ブロック459)。例として、長期的なチャネル情報は、フィードバックチャネル情報の特定の値に設定されたフラグによって示され得る。フィードバックチャネル情報が長期的なチャネル情報である場合(ブロック459)、BSは、フィードバックチャネル情報(例えば、長期的なチャネル情報)を処理することができる(ブロック461)。例えば、BSは、長期的なチャネル情報を使用して、そのBSが短期的なチャネル情報を逆量子化するために使用するベースラインコードブックを適応させることができる。さらに、BSは、長期的なチャネル情報を使用して、変換されたチャネル推定値に基づいて量子化されたチャネル情報を再構築するためにそのBSが使用し得る逆変換を更新することができる。
【００６８】
BSは、フィードバックチャネル情報(長期的なチャネル情報または短期的なチャネル情報のいずれか)を使用して送信機のパラメータを調整することができる(ブロック463)。例えば、BSは、フィードバックチャネル情報を使用して、MSへの伝送に使用するプリコーダを計算することができる。BSは、調整された送信機を使用してMSに送信することができ(ブロック465)、そして、BSのオペレーション450は終了することができる。
【００６９】
代替実施形態によれば、フィードバックチャネル情報が長期的なチャネル情報である場合、BSは、送信機のパラメータ調整するために、またはMSに送信するためにフィードバックチャネル情報を使用しないことを選択する可能性がある。その代わりに、BSは、短期的なチャネル情報であるフィードバックチャネル情報を待つことを決定する可能性がある。
【００７０】
図5aは、BSに部分的なチャネル情報をフィードバックするためのMSのオペレーション500の流れ図を示す。MSのオペレーション500は、MSが(チャネル相関行列の形態(長期的なチャネル情報の形態)の)フィードバック情報を計算し、次に、チャネル相関行列を基地局(BS)にフィードバックしているときにMSで行われるオペレーションを示す可能性がある。MSのオペレーション500は、周期的にまたは継続的に実行され得る。あるいは、MSのオペレーション500は、MSがフィードバック情報を提供することを要求するメッセージをMSが受信するとき、または測定値が閾値を超えるときなど、イベントの発生時に実行され得る。例えば、ビット誤り率、フレーム誤り率、パケット誤り率などの測定された誤り測定指標が、指定された閾値を超える。
【００７１】
MSのオペレーション500は、MSが、BSとMSの間のチャネルを介してBSによって送信されたパイロットを測定することから始まる可能性がある(ブロック505)。パイロットは、チャネル情報を測定するためのMSなどの受信機による使用のために、既知の周波数および時間にBSによって送信される既知のシーケンスである可能性がある。あるいは、BSがパイロットを送信しない場合、MSは、BSによって行われた伝送を長期間測定してチャネル情報を測定することができる。パイロットの測定値から、MSは、チャネル相関行列Rを推定することができる(ブロック510)。パイロットからのチャネル相関行列Rの推定は、この実施形態の当業者によく知られており、本明細書においては検討されない。
【００７２】
MSがチャネル相関行列Rを推定すると、MSは、チャネル相関行列Rの固有値分解を実行することができる(ブロック515)。チャネル相関行列Rはエルミート行列であるので、固有値分解は、
R = s1u1u’1 + s2u2u’2 + ΛsNtuNtu’Nt
と定義される可能性があり、ここで、s1、s2、...、sNtは、大きい順の負でない実数値の固有値であり、u1、u2、...、uNtは、対応する固有ベクトルであり、{si, ui}は、しばしば、チャネル相関行列Rのi番目の固有モード(eigenmode)と呼ばれる。最適な送信機(例えば、BS)の性能は、チャネル相関行列Rの固有モードに依存し得る。したがって、固有モード{si, ui}は、送信機にとってチャネル相関行列Rよりも重要である。したがって、チャネル相関行列Rよりもむしろ固有モードが、BSにフィードバックされ得る。
【００７３】
さらに、固有ベクトルu1は、s1 > sNtであるので、固有ベクトルuNtよりも重要である。多くの場合、チャネル相関行列Rを、その主要な固有モードの部分和によって近似して、フィードバック情報の精度を大きく犠牲にする必要なしにフィードバックのオーバヘッドを削減することができる可能性がある。例えば、
【００７４】
【数３】
0005531354.tif 000004
【００７５】
を使用することができる可能性がある。言い換えると、Nt個すべての固有モードの代わりに2つの主要な固有モードだけがBSにフィードバックされる。
【００７６】
BSにフィードバックされる固有モードの実際の数は、無線通信システムの動作環境、無線通信システムで使用されるシグナリング、符号化などの要因に依存する可能性がある。1つのあり得る技術は、閾値(絶対的閾値または相対的閾値のいずれか)を超えるすべての固有モードをフィードバックすることであってよい。概して、フィードバックのオーバヘッドの削減量は、およそ1 - K/Ntである可能性があり、ここで、Kはフィードバックされる固有モードの数であり、Ntは固有モードの数である。
【００７７】
MSは、チャネル相関行列Rの固有値分解の最初のK個の固有モードだけを用いてチャネル相関行列Rの階数を下げた表現を構築することができる(ブロック520)。次に、MSは、BSにチャネル相関行列の階数を下げた表現をフィードバックすることができる(ブロック525)。MSは、チャネルの表現をフィードバックすることもできる(ブロック527)。例えば、MSは、チャネル推定値、またはチャネル推定値の量子化されたバージョンをフィードバックすることができる。次に、MSが、MSによって与えられたフィードバック情報に基づいてビームフォーミングされ得る伝送をBSから受信することができる(ブロック530)。そして、MSのオペレーション500は終了することができる。
【００７８】
図5bは、受信された部分的なチャネル情報に基づいてMSに送信するための第1のBSのオペレーション550の流れ図を示す。BSのオペレーション550は、BSがMSからフィードバック情報を受信するときにBSで行われるオペレーションを示す可能性がある。BSのオペレーション550は、周期的に、またはBSがMSからフィードバック情報を受信するたびに実行され得る。
【００７９】
BSのオペレーション550は、BSがチャネル相関行列Rの階数を下げた表現を受信するときに始まる可能性がある(ブロック555)。チャネル相関行列Rの階数を下げた表現は、BSからのK個の固有モードの形態である可能性がある。すでに検討されたように、K個の固有モードは、(例えば、BSによって送信されたパイロットの測定値に基づいてMSにより計算された)チャネル相関行列Rの固有値分解の部分和による近似値である可能性がある。BSは、送信プリコーディングベクトル、行列などのそのBSの送信機のパラメータでチャネル相関行列Rの階数を下げた表現を利用することができる(ブロック560)。次に、BSは、調整された送信機を用いてMSに送信することができ(ブロック565)、そして、BSのオペレーション550は終了することができる。
【００８０】
図5cは、受信された部分的なチャネル情報に基づいてMSに送信するための第2のBSのオペレーション575の流れ図を示す。BSのオペレーション575は、BSがMSからフィードバック情報を受信するときにBSで行われるオペレーションを示す可能性がある。BSのオペレーション575は、周期的に、またはBSがMSからフィードバック情報を受信するたびに実行され得る。
【００８１】
BSのオペレーション575は、BSがチャネル相関行列Rの階数を下げた表現を受信するときに始まる可能性がある(ブロック580)。チャネル相関行列Rの階数を下げた表現は、BSからのK個の固有モードの形態である可能性がある。すでに検討されたように、K個の固有モードは、(例えば、BSによって送信されたパイロットの測定値に基づいてMSにより計算された)チャネル相関行列Rの固有値分解の部分和による近似値である可能性がある。チャネル相関行列Rの階数を下げた表現から、BSは、チャネル相関行列Rの近似値を再生成することができる可能性がある(ブロック582)。BSは、送信プリコーディングベクトル、行列などのそのBSの送信機のパラメータでチャネル相関行列Rの近似値を利用することができる(ブロック584)。次に、BSは、調整された送信機を用いてMSに送信することができ(ブロック586)、そして、BSのオペレーション575は終了することができる。
【００８２】
図6aは、BSに長期的なチャネル情報をフィードバックする際のMSのオペレーション600の流れ図を示す。MSのオペレーション600は、MSがそのMSにサービスを提供するBS201などのBSにチャネル情報、例えば長期的なチャネル情報を提供するときにMS203などのMSで行われるオペレーションを示す可能性がある。MSのオペレーション600は、MSが通常動作モードである間、およびBSがMSにサービスを提供し続けている間に行われ得る。
【００８３】
MSのオペレーション600は、MSがBSによって送信されたパイロットを受信することから始まる可能性がある(ブロック605)。パイロットは、MSが、BSを含む通信ネットワークに加わること、チャネルを測定することなどを支援するために使用され得る、BSによって送信される信号である可能性がある。パイロットを用いて、MSは、そのMS自身とBSの間のチャネルを測定することができ、チャネルの測定値から、MSは、チャネルの推定値を決定することができる(ブロック607)。一実施形態によれば、パイロットの代わりに、MSは、BSによって送信された参照信号、またはBSによって行われたその他の伝送を用いて測定を行い、チャネルの推定値を決定することができる。
【００８４】
チャネルの推定値から、MSは、チャネルに関する長期的なチャネル情報を生成または更新することができる可能性がある。例えば、MSは、チャネルに関するチャネル相関行列Rを保持することができ、MSは、チャネルの推定値を用いてチャネル相関行列Rを更新することができる。チャネル相関行列Rを用いて、MSは、チャネル相関行列Rの関数を計算することができる(ブロック609)。一例として、MSは、
【００８５】
【数４】
0005531354.tif 000005
【００８６】
と表され得るチャネル相関行列Rの平方根を計算することができる。この検討はチャネル相関行列Rの平方根に焦点を当てるが、
【００８７】
【数５】
0005531354.tif 000006
【００８８】
の代わりに
【００８９】
【数６】
0005531354.tif 000007
【００９０】
などのその他の関数が使用されてもよく、ここで、Rkは、k個の主要な固有モードを用いたチャネル相関行列Rの階数を下げた表現である。
【００９１】
チャネル相関行列Rの関数が、ベースラインコードブックを適応して適応されたコードブックを生成するために使用され得る(ブロック611)。例として、MSは、以下のようにベースラインコードブックを適応させることができる。
【００９２】
【数７】
0005531354.tif 000008
【００９３】
ここで、関数normalize()は、ノルムが1になるように各列を正規化し、Wbaselineはベースラインコードブックである。MSは、フィードバックチャネル情報として、長期的なチャネル統計、チャネル相関行列R、チャネル相関行列Rの関数、チャネル相関行列の階数を下げた表現Rk、またはチャネル相関行列の階数を下げた表現Rkの関数などの長期的なチャネル情報を提供することができる(ブロック613)。コードブック量子化が、フィードバック情報のオーバヘッドを削減するために使用され得る。そして、MSのオペレーション600は終了することができる。
【００９４】
図6bは、BSからの伝送を受信する際のMSのオペレーション625の流れ図を示す。MSのオペレーション625は、MSがそのMSにサービスを提供するBS201などのBSからの伝送を受信するときにMS203などのMSで行われるオペレーションを示す可能性がある。MSのオペレーション625は、MSが通常動作モードである間、およびBSがMSにサービスを提供し続けている間に行われ得る。
【００９５】
MSのオペレーション625は、MSがBSによって送信されたパイロットを受信することから始まる可能性がある(ブロック630)。パイロットは、MSが、BSを含む通信ネットワークに加わること、チャネルを測定することなどを支援するために使用され得る、BSによって送信される信号である可能性がある。パイロットを用いて、MSは、そのMS自身とBSの間のチャネルを測定することができ、チャネルの測定値から、MSは、チャネルの推定値を決定することができる(ブロック632)。一実施形態によれば、パイロットの代わりに、MSは、BSによって送信された参照信号、またはBSによって行われたその他の伝送を用いて測定を行い、チャネルの推定値を決定することができる。
【００９６】
MSは、適応されたコードブックを用いてチャネルの推定値を量子化することができる(ブロック634)。すでに検討されたように、適応されたコードブックは、チャネル相関行列Rの関数またはチャネル相関行列の階数を下げた表現Rkの関数を用いて調整されたベースラインコードブックである可能性がある。チャネルの推定値の量子化は、以下の式を満足するコードワードを適応されたコードブックから選択することを含み得る。
【００９７】
【数８】
0005531354.tif 000009
【００９８】
ここで、Hはチャネルの推定値であり、Φは、長期的なチャネル統計、チャネル相関行列R、チャネル相関行列Rの階数を下げた表現、チャネル相関行列Rまたはチャネル相関行列の階数を下げた表現Rkのいずれかの関数などの長期的なチャネル情報であり、wiは、ベースラインコードブックWbaselineからのコードワードである。
【００９９】
MSは、BSへのフィードバックチャネル情報として、上記の式を満足するベースラインコードブックWbaselineのコードワードのインデックスを送信することができる(ブロック636)。次に、MSが、MSによってフィードバックされた情報に基づいてビームフォーミングされているBSからの伝送を受信することができ(ブロック638)、そして、MSのオペレーション625は終了することができる。
【０１００】
図6cは、MSから受信された長期的なチャネル情報を用いてコードブックを適応させる際のBSのオペレーション650の流れ図を示す。BSのオペレーション650は、BSがMSによって与えられたフィードバックチャネル情報を用いてコードブックを適応させるときにBS201などのBSで行われるオペレーションを示す可能性がある。BSのオペレーション650は、BSが、通常動作モードであり、MSにサービスを提供している間に行われ得る。
【０１０１】
BSのオペレーション650は、BSがMSからチャネル情報フィードバックを受信することから始まる可能性がある(ブロック655)。一実施形態によれば、フィードバックチャネル情報は、長期的なチャネル統計、チャネル相関行列R、またはチャネル相関行列の階数を下げた表現Rkなどの長期的なチャネル情報を含む。別の実施形態によれば、フィードバックチャネル情報は、チャネル相関行列Rまたはチャネル相関行列の階数を下げた表現Rkのいずれかの関数を含む。BSは、フィードバックチャネル情報を用いて、チャネル相関行列R、チャネル相関行列Rの関数、チャネル相関行列の階数を下げた表現Rk、チャネル相関行列の階数を下げた表現Rkの関数、または長期的なチャネル統計を再構築することができる(ブロック657)。
【０１０２】
フィードバックチャネル情報が、チャネル相関行列Rまたはチャネル相関行列の階数を下げた表現Rkだけを含んでいた場合、BSは、チャネル相関行列Rの関数またはチャネル相関行列の階数を下げた表現Rkの関数を計算することができる(ブロック659)。BSは、チャネル相関行列Rの関数またはチャネル相関行列の階数を下げた表現Rkの関数のいずれかを用いてコードブック、例えばベースラインコードブックWbaselineを適応させて、適応されたコードブックを生成することができる(ブロック661)。BSは、適応されたコードブックを保存することができ(ブロック663)、そして、BSのオペレーション650は終了することができる。
【０１０３】
図6dは、MSに情報を送信する際のBSのオペレーション675の流れ図を示す。BSのオペレーション675は、BSがMS203などのMSに情報を送信するときにBS201などのBSで行われるオペレーションを示す可能性がある。BSのオペレーション675は、BSが、通常動作モードであり、MSにサービスを提供している間に行われ得る。
【０１０４】
BSのオペレーション675は、BSがMSからフィードバックチャネル情報を受信することから始まる可能性がある(ブロック680)。一実施形態によれば、フィードバックチャネル情報は、
【０１０５】
【数９】
0005531354.tif 000010
【０１０６】
を満たすベースラインコードブックWbaselineまたは適応されたコードブックのコードワードのインデックスなどの短期的なチャネル情報を含み、Hはチャネルの推定値であり、Φは、長期的なチャネル統計、チャネル相関行列R、チャネル相関行列Rの階数を下げた表現、チャネル相関行列Rまたはチャネル相関行列の階数を下げた表現Rkのいずれかの関数などの長期的なチャネル情報であり、wiは、ベースラインコードブックWbaselineからのコードワードである。
【０１０７】
BSは、フィードバックチャネル情報、すなわち、適応されたコードブックのインデックスを用いて短期的なチャネル情報を再構築することができ(ブロック682)、短期的なチャネル情報を用いてそのBSの送信機のパラメータを調整することができる(ブロック684)。次に、BSは、調整された送信機を使用してMSに情報を送信することができ(ブロック686)、そして、BSのオペレーション675は終了することができる。
【０１０８】
すでに検討されたように、変換されたチャネルHVをその長期的なチャネルの固有空間で量子化することは、チャネルHを直接量子化することと等価である可能性があり、フィードバックチャネル情報、ならびにフィードバックチャネル情報を生成しているMSのメモリ、処理能力などのリソースの削減を含み得るさらなる利点があることが示され得る。
【０１０９】
図7aは、BSからの伝送を受信する際のMSのオペレーション700の流れ図を示す。MSのオペレーション700は、MSがBS201などのBSからの伝送を受信するときにMS203などのMSで行われるオペレーションを示す可能性がある。MSのオペレーション700は、MSが通常動作モードである間、およびBSがMSにサービスを提供し続けている間に行われ得る。
【０１１０】
MSのオペレーション700は、MSがBSによって送信されたパイロットを受信することから始まる可能性がある(ブロック705)。パイロットを用いて、MSは、そのMS自身とBSの間のチャネルを測定することができ、チャネルの測定値から、MSは、チャネルの推定値を決定することができる(ブロック707)。次に、MSは、チャネル相関行列Rに基づく固有ベクトルの行列であるVを適用することによって、チャネルの推定値を長期的なチャネルの固有空間に変換することができる(ブロック709)。MSは、チャネル相関行列Rを保持することができ、チャネルの推定値に基づいてしかるべくそのチャネル相関行列Rを更新することができる。MSは、チャネル相関行列Rから必要に応じてVを計算することができる。
【０１１１】
チャネルの変換された推定値は、一致するコードブックを用いて量子化される可能性があり(ブロック711)、一致するコードブックからのコードワードのインデックスおよびVが、フィードバックチャネル情報としてBSに送信され得る(ブロック713)。インデックスおよびVのフィードバックは、異なる頻度で行われ得る。Vは長期的なチャネル情報(チャネル相関行列R)の関数であり、比較的ゆっくり変化する可能性があるので、Vに対する更新は、短期的なチャネル情報を提供するインデックスよりも低い割合で送信機にフィードバックされてよい。フィードバック情報のオーバヘッドを削減するのを助けるために、Vも量子化される可能性があり、Vの量子化は、チャネルの変換された推定値を量子化するために使用される一致するコードブックとは異なるコードブックを利用することができる。
【０１１２】
フィードバックチャネル情報およびリソースの削減の例として、BSが4つの送信アンテナを有する場合を考える。チャネルの推定値の直接的な量子化の場合、コードブックは、次元(dimension) 4のコードブックである必要がある可能性がある一方、チャネルの変換された推定値の量子化の場合、コードブックの次元はVに依存する可能性があり、したがって、Vがチャネル相関行列Rの2つの主要な固有ベクトルを含む場合、例えば、Vが次元2の行列である場合、一致するコードブックは次元2のコードブックである。MSは、フィードバックチャネル情報で提供された情報に基づいてビームフォーミングされている伝送を受信することができ(ブロック715)、そして、MSのオペレーション700は終了することができる。
【０１１３】
図7bは、MSに情報を送信する際のBSのオペレーション750の流れ図を示す。BSのオペレーション750は、BSがMS203などのMSに情報を送信するときにBS201などのBSで行われるオペレーションを示す可能性がある。BSのオペレーション750は、BSが、通常動作モードであり、MSにサービスを提供している間に行われ得る。
【０１１４】
BSのオペレーション750は、BSがMSからフィードバックチャネル情報を受信することから始まる可能性がある(ブロック755)。一実施形態によれば、フィードバックチャネル情報は、チャネルの変換された推定値を量子化するために使用された一致するコードブックのコードワードのインデックスを含み、変換は、チャネルの推定値をその長期的なチャネルの固有空間に移す。
【０１１５】
BSは、フィードバックチャネル情報、すなわち、一致するコードブックのインデックスを用いてチャネル情報を再構築することができ(ブロック757)、チャネル情報を用いてそのBSの送信機のパラメータを調整することができる(ブロック759)。次に、BSは、調整された送信機を使用してMSに情報を送信することができ(ブロック761)、そして、BSのオペレーション750は終了することができる。
【０１１６】
各送信機が8つのアンテナを備え、各受信機が2つの受信アンテナを備える8×2構成を考える。最初の検討において、ユーザ毎に1つのストリーム伝送、およびフラットフェージングチャネルの状況が考察される。より一般的なケースへの拡張が可能である。以下では、各コードワードが8×1送信ビームフォーミングベクトルであるようなコードブックが示される。各受信機に関して、最大比合成(MRC)が、SU-MIMOで実行される。チャネルの量子化が8アンテナ4ビットのコードブックで行われる一方、完全なチャネル状態情報が受信機側で利用可能であると仮定される。表1に挙げられているように、6つの異なるコードブックの設計が使用される。その他の数値シミュレーションの仮定およびパラメータが、表2に挙げられる。
【０１１７】
【表１】
0005531354.tif 000011
【０１１８】
【表２】
0005531354.tif 000012
【０１１９】
図8aは、表1に示された6つの異なるコードブックを使用する無線通信システムに関する、送信機および受信機におけるアンテナ間隔がそれぞれ0.5λおよび0.5λである場合のSU-MIMOの信号対雑音比(SNR)対スループットのデータグラフを示す。図8bは、表1に示された6つの異なるコードブックを使用する無線通信システムに関する、送信機および受信機におけるアンテナ間隔がそれぞれ4.0λおよび0.5λである場合のSU-MIMOの信号対雑音比(SNR)対スループットのデータグラフを示す。
【０１２０】
期待されたように、適応コードブックは、固定されたGLPおよびCHTコードブックよりも性能が良い。固定されたCHTの設計と比較して、適応コードブックは、アンテナ間隔(0.5λ、0.5λ)に対して約0.8dBの性能向上を達成し、アンテナ間隔(4.0λ、0.5λ)に対して1.8dBの性能向上を達成する。またしても、SU-MIMOに関して、性能の向上は、適応コードブックに関連する追加的な複雑性を容認するほど十分に大きくない可能性がある。
【０１２１】
MU-MIMOに関して、貪欲ユーザスケジューリングを備えた10ユーザのプールが考察される。1度の機会に、最大2ユーザがスケジューリングされる。最初の検討において、ユーザ毎に1つのストリーム伝送、およびフラットフェージングチャネルの状況が考察される。より一般的なケースへの拡張が可能である。以下では、各コードワードが8×1送信ビームフォーミングベクトルであるようなコードブックが示される。各受信機に関して、最小平均2乗誤差(MMSE)合成が、既定の受信機モデルとして選択される。さらなる考慮事項は、チャネルの量子化が8アンテナ4ビットのコードブックで行われる一方、受信機側で利用可能な完全なチャネル状態情報を含む。重ねて、表1は、検討された6つの異なるコードブックの設計を列挙し、表2は、数値シミュレーションの仮定およびパラメータを列挙する。
【０１２２】
図8cは、表1に示された6つの異なるコードブックを使用する無線通信システムに関する、送信機および受信機におけるアンテナ間隔がそれぞれ0.5λおよび0.5λである場合のMU-MIMOの信号対雑音比(SNR)対スループットのデータグラフを示す。同様に図8cに示されているのは、最適なコードブックを表す曲線である。図8dは、表1に示された6つの異なるコードブックを使用する無線通信システムに関する、送信機および受信機におけるアンテナ間隔がそれぞれ4.0λおよび0.5λである場合のMU-MIMOの信号対雑音比(SNR)対スループットのデータグラフを示す。同様に図8dに示されているのは、最適なコードブックを表す曲線である。
【０１２３】
図9aは、通信性能を改善するために2重のコードブックを利用する無線通信システム900を示す。無線通信システム900は、チャネル915を介して受信機910に送信する送信機905を含む。受信機910は、送信機905が性能を改善することを可能にするために送信機905にフィードバック情報を提供する。
【０１２４】
しかし、固定されたままのベースラインコードブックを使用する代わりに、無線通信システム900は、変化する動作条件に合わせるために時間とともに調整され得る適応されたコードブックを利用する。ベースラインコードブックと同様に、(受信機910用の適応された短期的なコードブック920および送信機905用の適応された短期的なコードブック925として示される)適応されたコードブックは、送信機905および受信機910の両方によって共有される。
【０１２５】
適応されたコードブックを調整することは、長期的なチャネル統計、チャネル相関行列R、チャネル相関行列Rの階数を下げた表現、チャネル相関行列Rまたはチャネル相関行列の階数を下げた表現Rkのいずれかの関数などの長期的なチャネル情報を用いて実行され得る。受信機910が、長期的なチャネル情報を用いてその受信機910の適応された短期的なコードブック920を調整するとき、受信機910は、送信機905がその送信機905の適応された短期的なコードブック925を同様に調整することができるように、送信機905に長期的なチャネル情報または長期的なチャネル情報の関数のいずれかをフィードバックすることができる。送信機905にフィードバックされる長期的なチャネル情報の関数の例は、長期的なチャネル情報の階数を下げたバージョンであってよい。送信機905が、受信機910によってフィードバックされた長期的なチャネル情報または長期的なチャネル情報の関数を受信すると、送信機905は、その送信機905の適応された短期的なコードブック925を調整するために長期的なチャネル情報を再構築することができる。長期的なチャネル情報または長期的なチャネル情報の関数のフィードバックは、チャネル915の測定値などの量子化された短期的なチャネル情報のフィードバックとは異なる(通常はより低い)頻度で行われる可能性がある。
【０１２６】
フィードバックチャネルのオーバヘッドをさらに減らすために、受信機910は、長期的なチャネル情報または長期的なチャネル情報の関数を量子化することもできる。長期的なチャネル情報または長期的なチャネル情報の関数の量子化は、(受信機910用の長期的なコードブック930および送信機905用の長期的なコードブック935として示される)長期的なコードブックを用いて実行され得る。長期的なチャネル情報または長期的なチャネル情報の関数の量子化は、いくつかのレベルで行われ得る。第1の量子化レベルは、長期的なチャネル情報の量子化されたバージョンを表すためにインデックスが使用され得る、長期的なチャネル情報のコードブックレベルの量子化である可能性がある。コードブックレベルの量子化の場合、インデックスのみが、送信機905にフィードバックされる必要がある。第2の量子化レベルは、長期的なチャネル情報の個々の項が所望の精度に量子化され得る、長期的なチャネル情報のスカラレベルの量子化である可能性がある。スカラレベルの量子化の場合、長期的なコードブックは、所望の精度でスカラ値を記憶する必要があるだけである可能性がある。例えば、長期的なチャネル情報の項の値が、実際には0.33333333である場合、小数第2位の精度のスカラ値0.33が、長期的なコードブックに記憶され得る。
【０１２７】
送信機905は、受信機910への伝送において、受信機910によってフィードバックされたインジケータで受信機910によって薦められたプリコーディング行列を利用することができる。あるいは、送信機905は、受信機910によって薦められたプリコーディング行列を利用して、受信機910への伝送において使用することができる別のプリコーディング行列を決定することができる。
【０１２８】
図9bは、通信性能を改善するために2重のコードブックおよびチャネル変換を利用する無線通信システム950を示す。無線通信システム950は、チャネル965を介して受信機960に送信する送信機955を含む。受信機960は、送信機955が性能を改善することを可能にするために送信機955にフィードバック情報を提供する。
【０１２９】
無線通信システム950は、通信性能を改善するために、短期的な情報のコードブックを適応させることに加えてチャネル変換を使用する。一実施形態によれば、チャネル965に適用される変換Vは、長期的なチャネル情報に基づく可能性がある。特に、変換Vは、チャネル965に関するチャネル相関行列Rの関数である可能性がある。好ましくは、変換Vは、チャネル相関行列Rの固有ベクトルである可能性がある。
【０１３０】
さらに、固定されたままのベースラインコードブックを使用する代わりに、無線通信システム950は、変化する動作条件に合わせるために時間とともに調整され得る適応されたコードブックを利用する。ベースラインコードブックと同様に、適応されたコードブックは、送信機955および受信機960の両方によって共有される。チャネル965は変換Vによる変換を受けるので、(受信機960用の一致するコードブック970および送信機955用の一致するコードブック975として示される)変換されたチャネルに一致するコードブックが、送信機955および受信機960の両方によって使用される。
【０１３１】
すでに検討されたように、一致するコードブック(一致するコードブック970および一致するコードブック975)は、長期的なチャネル統計、チャネル相関行列R、チャネル相関行列Rの階数を下げた表現、チャネル相関行列Rまたはチャネル相関行列の階数を下げた表現Rkのいずれかの関数などの長期的なチャネル情報に基づいて適応され得る。
【０１３２】
変換Vは長期的な情報に基づくので、受信機960は、短期的な情報、すなわち、変換されたチャネルを量子化するために使用された一致するコードブック970のインデックスをフィードバックするのと同じぐらいの頻度でVに関する情報をフィードバックする必要はない可能性がある。したがって、変換Vに関する長期的な情報のフィードバックは、量子化された変換されたチャネルに関する短期的な情報のフィードバックとは異なる(通常はより低い)頻度で行われる可能性がある。
【０１３３】
フィードバックチャネルのオーバヘッドをさらに減らすために、受信機960は、(受信機960用のVコードブック980および送信機955用のVコードブック985として示される)Vコードブックを用いることによって変換Vに関する長期的な情報を量子化することもできる。変換Vに関する長期的なチャネル情報の量子化は、いくつかのレベル、例えば、コードブックレベルまたはスカラレベルで行われ得る。
【０１３４】
送信機955は、受信機960への伝送において、受信機960によって提供された変換されたチャネル情報に基づいて構築されたプリコーディング行列を使用することができる。
【０１３５】
本発明の実施形態の有利な特徴は、コントローラによって送信されたパイロットを受信するステップと、パイロットに基づいてコントローラと通信デバイスの間のチャネルに関するチャネル推定値を計算するステップと、チャネル推定値に基づいてチャネルに関するチャネル相関行列を計算するステップと、第1のフィードバック情報として、コントローラにチャネル相関行列の階数を下げた表現を送信するステップと、チャネル相関行列の階数を下げた表現に基づいて第1のコードブックを適応させるステップと、適応された第1のコードブックを用いてチャネルの表現を計算するステップと、第2のフィードバック情報として、チャネルの表現を送信するステップと、第1のフィードバック情報および第2のフィードバック情報に基づいてビームフォーミングされた伝送を受信するステップとを含む、通信デバイスのオペレーションのための方法を含み得る。方法において、チャネル相関行列は、時間領域のチャネル相関行列または周波数領域のチャネル相関行列を含み得る。方法において、第1のコードブックを適応させるステップは、第1のコードブックの行列にチャネル相関行列を乗算するステップ、または第1のコードブックの行列にチャネル相関行列のべき乗を乗算するステップを含み得る。方法において、チャネル相関行列を計算するステップは、チャネル相関行列の階数を下げた表現を計算するステップをさらに含み得る。方法において、階数を下げた表現を計算するステップは、チャネル相関行列の固有値分解を実行するステップと、チャネル相関行列の固有値分解の結果からn個の主要な固有成分をチャネル相関行列の階数を下げた表現として選択するステップとを含む可能性があり、ここで、nは、整数であり、結果の固有成分の総数よりも小さい。方法において、nは2であってよい。方法において、階数を下げた表現を計算するステップは、n個の主要な固有成分を量子化するステップをさらに含み得る。方法において、チャネル相関行列の階数を下げた表現を計算するステップは、チャネル相関行列の階数を下げた表現の関数を計算するステップをさらに含み得る。方法において、関数は、チャネル相関行列の階数を下げた表現の平方根を含み得る。方法は、チャネル相関行列の表現を量子化するステップをさらに含み得る。方法は、第2のコードブックを用いてチャネル相関行列の階数を下げた表現を量子化するステップをさらに含み得る。方法において、第1のフィードバック情報は、時間領域または周波数領域において第1の頻度で発生する可能性があり、第2のフィードバック情報は、時間領域または周波数領域において第2の頻度で発生する可能性があり、第1の頻度は第2の頻度とは異なる可能性がある。
【０１３６】
別の実施形態の有利な特徴は、通信ノードとその通信ノードにサービスを提供するコントローラの間の通信チャネルを推定するステップと、第1の選択基準を最大化するコードワードを適応されたコードブックから選択することによって、適応されたコードブックに基づいて、推定された通信チャネルを量子化するステップと、選択されたコードワードのインデックスをコントローラに送信するステップと、通信チャネルに関するチャネル統計を推定するステップと、適応されたコードブックをチャネル統計に基づいて調整するステップと、第2の選択基準を最大化するチャネル統計のコードワードをチャネル統計のコードブックから選択することによって、チャネル統計のコードブックに基づいてチャネル統計を量子化するステップと、チャネル統計のコードブックのチャネル統計のインデックスをコントローラに送信するステップと、インデックスおよびチャネル統計のインデックスに基づいてプリコーディングされている伝送をコントローラから受信するステップとを含む、通信ノードのオペレーションのための方法を含み得る。方法は、コントローラによって送信されたパイロットを受信するステップをさらに含む可能性があり、パイロットは、通信チャネルを推定するステップに使用される。方法において、チャネル統計は、時間領域のチャネル統計、周波数領域のチャネル統計、またはそれらの組み合わせを含み得る。方法において、時間領域のチャネル統計は、時間領域のチャネル相関行列の関数、時間領域のチャネル相関行列の固有ベクトル、時間領域のチャネル相関行列の固有値、通信チャネルの出射角または到来角、およびそれらの組み合わせを含み得る。方法において、チャネル統計のインデックスは、時間領域のチャネル相関行列の量子化されたバージョン、または時間領域のチャネル相関行列の関数の量子化されたバージョンに対応する可能性がある。方法において、チャネル統計のインデックスは、時間領域のチャネル相関行列の要素の量子化されたバージョン、または時間領域のチャネル相関行列の関数の要素の量子化されたバージョンに対応する可能性がある。方法において、チャネル統計は、時間領域のチャネル相関行列の階数を下げた表現、または時間領域のチャネル相関行列の関数の階数を下げた表現を含む可能性があり、チャネル統計のインデックスは、時間領域のチャネル相関行列の階数を下げた表現の要素の量子化されたバージョン、または時間領域のチャネル相関行列の階数を下げた表現の関数の要素の量子化されたバージョンに対応する可能性がある。方法において、周波数領域のチャネル統計は、周波数領域のチャネル特性の関数、周波数領域のチャネル相関行列の固有ベクトル、周波数領域のチャネル相関行列の固有値、通信チャネルの出射角または到来角、およびそれらの組み合わせを含み得る。方法において、インデックスを送信するステップは、第1の頻度で行われる可能性があり、チャネル統計のインデックスを送信するステップは、第2の頻度で行われる可能性があり、第1の頻度は第2の頻度とは異なる可能性がある。方法において、インデックスを送信するステップは、周波数領域において第1の頻度で行われる可能性があり、チャネル統計のインデックスを送信するス��ップは、周波数領域において第2の頻度で行われる可能性があり、第1の頻度は第2の頻度とは異なる可能性がある。方法において、第1の選択基準は、Hが推定された通信チャネルであり、Φがチャネル統計であり、Wbaselineがベースラインコードブックであり、wiがベースラインコードブックのコードワードである評価を含み得る。
【０１３７】
方法において、チャネル統計のコードブックの同一のコピーが、通信ノードおよびコントローラの両方で保持され得る。方法において、適応されたコードブックの同一のコピーが、通信ノードおよびコントローラの両方で同じようにして適応され得る。
【０１３８】
さらに別の実施形態の有利な特徴は、コントローラによって送信されたパイロットを受信するステップと、パイロットに基づいてコントローラと通信デバイスの間のチャネルに関するチャネル推定値を計算するステップと、チャネル推定値を、チャネルの部分空間におけるそのチャネル推定値の表現に変換するステップと、変換されたチャネル推定値をコードブックを用いて量子化し、それによってコードブックのコードワードのインデックスを得るステップと、インデックスをコントローラに送信するステップと、インデックスおよび部分空間に基づいてビームフォーミングされた伝送を受信するステップとを含む、フィードバック情報を量子化するための方法を含む。方法において、部分空間は、長期的なチャネルの固有空間である可能性がある。方法において、部分空間は、ワイドバンドチャネルの固有空間である可能性がある。方法において、チャネル推定値を変換するステップは、チャネル推定値に、チャネル統計に基づく行列を乗算するステップを含み得る。方法において、チャネル統計は、チャネル相関行列を含み得る。方法において、行列は、チャネル統計の階数を下げた表現の固有ベクトルを含み得る。方法において、行列は、チャネル統計の階数を下げた表現に基づく可能性がある。方法において、コードブックは、変換されたチャネル推定値に一致させられる可能性がある。方法は、コントローラにチャネルの部分空間を送信するステップをさらに含み得る。方法は、コントローラからチャネルの部分空間を受信するステップをさらに含み得る。
【０１３９】
さらに別の実施形態の有利な特徴は、通信ノードとその通信ノードにサービスを提供するコントローラの間の通信チャネルを推定するステップと、推定された通信チャネルをチャネル統計を用いて変換し、それによって、通信チャネルの変換された推定値を得るステップと、第1の選択基準を最大化するコードワードを第1のコードブックから選択することによって、第1のコードブックに基づいて、通信チャネルの変換された推定値を量子化するステップと、選択されたコードワードの第1のインデックスをコントローラに送信するステップと、通信チャネルに関するチャネル統計を推定するステップと、第1のコードブックをチャネル統計に基づいて調整するステップと、第2の選択基準を最大化する第2のコードワードを第2のコードブックから選択することによって、第2のコードブックに基づいてチャネル統計を量子化するステップと、第2のコードブックの第2のインデックスをコントローラに送信するステップと、第1のインデックスおよび第2のインデックスに基づいてプリコーディングされている伝送をコントローラから受信するステップとを含む、通信ノードのオペレーションのための方法を含む。方法において、チャネル統計は、時間領域のチャネル統計を含む可能性があり、第1のインデックスを送信するステップは、第1の頻度で行われる可能性があり、第2のインデックスを送信するステップは、第2の頻度で行われる可能性があり、第1の頻度は第2の頻度とは異なる可能性がある。方法において、チャネル統計は、周波数領域のチャネル統計を含む可能性があり、インデックスを送信するステップは、周波数領域において第1の頻度で行われる可能性があり、チャネル統計のインデックスを送信するステップは、周波数領域において第2の頻度で行われる可能性があり、第1の頻度は第2の頻度とは異なる可能性がある。方法において、チャネル統計は、時間領域のチャネル統計、周波数領域のチャネル統計、およびそれらの組み合わせを含み得る。方法において、時間領域のチャネル統計は、通信チャネルに関する時間領域のチャネル相関行列の固有ベクトル、通信チャネルに関する時間領域のチャネル相関行列の固有値、およびそれらの組み合わせを含み得る。方法において、推定された通信チャネルを変換するステップは、推定された通信チャネルに、チャネル相関行列の固有ベクトルを乗算するステップを含み得る。方法において、第1のコードブックおよび通信チャネルの変換された推定値は、ほぼ同一の一次モーメントおよびほぼ同一の二次モーメントを有する。方法において、第1のコードブックの同一のコピーが、通信デバイスおよびコントローラの両方で保持され得る。方法において、第2のコードブックの同一のコピーが、通信デバイスおよびコントローラの両方で保持され得る。
【０１４０】
実施形態およびそれらの実施形態の利点が詳細に説明されたが、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の精神および範囲を逸脱することなしにさまざまな変更、置き換え、および改変がここになされ得ることを理解されたい。さらに、本出願の範囲は、本明細書に記載のプロセス、マシン、製品、組成物、手段、方法、およびステップの特定の実施形態に限定されるように意図されていない。当業者は、本発明の開示から容易に理解するので、本明細書において説明された対応する実施形態と実質的に同じ機能を実行するか、または実質的に同じ結果を達成する現在存在するか、または将来開発されるプロセス、マシン、製品、組成物、手段、方法、またはステップが、本発明にしたがって利用され得る。したがって、添付の特許請求の範囲は、そのようなプロセス、マシン、製品、組成物、手段、方法、またはステップをその範囲に含むように意図される。
【符号の説明】
【０１４１】
100  通信システム
105  基地局
110  移動局
115  チャネル
116  フィードバックチャネル
120  プロセッサ
125  送信機
126  送信アンテナ
130  受信機
131  受信アンテナ
140  プロセッサ
145  受信機
146  受信アンテナ
150  送信機
151  送信アンテナ
【図１】
0005531354.tif 000013
【図２ａ】
0005531354.tif 000014
【図２ｂ】
0005531354.tif 000015
【図３ａ】
0005531354.tif 000016
【図３ｂ】
0005531354.tif 000017
【図３ｃ】
0005531354.tif 000018
【図３ｄ】
0005531354.tif 000019
【図４ａ】
0005531354.tif 000020
【図４ｂ】
0005531354.tif 000021
【図５ａ】
0005531354.tif 000022
【図５ｂ】
0005531354.tif 000023
【図５ｃ】
0005531354.tif 000024
【図６ａ】
0005531354.tif 000025
【図６ｂ】
0005531354.tif 000026
【図６ｃ】
0005531354.tif 000027
【図６ｄ】
0005531354.tif 000028
【図７ａ】
0005531354.tif 000029
【図７ｂ】
0005531354.tif 000030
【図８ａ】
0005531354.tif 000031
【図８ｂ】
0005531354.tif 000032
【図８ｃ】
0005531354.tif 000033
【図８ｄ】
0005531354.tif 000034
【図９ａ】
0005531354.tif 000035
【図９ｂ】
0005531354.tif 000036